【HTML】简单制作一个分形动画

前言

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HTML部分

效果图

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前言

无需多言，本文将详细介绍一段代码，具体内容如下：

开始

首先新建文件夹，创建一个文本文档，其中HTML的文件名改为[index.html]，创建好后右键用文本文档打开，再把下面相对应代码填入后保存即可。

HTML部分

这段HTML代码创建了一个动画线分形艺术作品，其核心特点和功能可以总结如下：

视觉风格：页面背景设置为黑色，提供了一个适合展示分形图形的暗色背景。分形的线条颜色从蓝色渐变到紫色，增加了视觉效果的丰富性。
Canvas 绘图：使用<canvas>元素作为绘图区域，通过JavaScript中的2D上下文来绘制分形图形。
分形逻辑：定义了一个Shape构造函数来创建分形形状，每个形状由一系列的线段组成，并且每个形状可以递归地生成更小的子形状，以达到分形效果。
动画效果：通过animate函数实现动画效果，该函数会在每一帧更新分形图形的位置和大小，并递归生成新的形状。动画的持续时间和速度都是可配置的。
颜色变化：随着动画的进行，分形线条的颜色会逐渐变化，从一种颜色过渡到另一种颜色，增加了动态视觉效果。
响应式设计：代码中包含了事件监听器，使得当浏览器窗口大小改变时，canvas元素的尺寸也会相应地调整，确保分形图形能够适应不同的屏幕尺寸。
性能优化：为了避免在每一帧都清除整个画布，代码使用了globalCompositeOperation属性设置为"lighter"，这样新绘制的形状会与画布上已有的内容进行叠加，从而提高了动画的性能。

整体而言，这段代码展示了如何在网页上使用HTML5的canvas元素和JavaScript来创建一个动态、响应式的分形艺术作品。

<!doctype html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>动画线分形</title>

<style>
body {
	background-color:black; /* 设置背景颜色为黑色 */
	margin:0; /* 移除默认边距 */
	overflow:hidden; /* 隐藏滚动条 */
}
</style>
</head>
<body>

<canvas id="canvas"></canvas> <!-- 定义一个canvas元素用于绘制内容 -->

<script>
// 定义黄金比例的常量
const PHI = (1 + Math.sqrt(5)) / 2; // 1.618033988749895
// 根据浏览器调整生成的分形深度
const maxGeneration = (navigator.userAgent.toLowerCase().indexOf('firefox') > -1) ? 5 : 6,
// 每帧的持续时间
frameDuration = 1000 / 60,
// 动画总时长
duration = 3000,
// 旋转速度
rotationSpeed = 0.3,
// 动画总帧数
totalIterations = Math.floor(duration / frameDuration),
// 最大基础尺寸
maxBaseSize = 100,
// 基础尺寸变化速度
baseSizeSpeed = 0.02;

// 获取canvas元素及其上下文
var canvas = document.getElementById("canvas"),
ctx = canvas.getContext("2d"),
// 获取当前视口的宽度和高度
canvasWidth = document.documentElement.clientWidth,
canvasHeight = document.documentElement.clientHeight,
// 定义一个数组用于存储分形形状
shapes = [],
// 定义尺寸变化
sizeVariation,
// 当前迭代次数
iteration = 0,
// 动画方向
animationDirection = 1,
// 尺寸变化范围
sizeVariationRange = .15,
// 基础旋转角度
baseRotation = 0,
// 基础尺寸
baseSize = 50,
// 定义颜色变化的初始值
c1 = 43,
c1S = 1,
c2 = 205,
c2S = 1,
c3 = 255,
c3S = 1;

// 设置canvas元素的尺寸以匹配视口大小
canvas.setAttribute("width", canvasWidth);
canvas.setAttribute("height", canvasHeight);

// 定义Shape构造函数，用于创建分形形状
function Shape(gen, x, y, size, rotation) {
  this.generation = gen;
  this.size = size;
  this.rotation = -rotation;
  this.start = {
    x: x,
    y: y
  };
  // 计算形状的三个端点坐标
  this.end = {
    x_1: this.start.x + Math.cos(degToRad(this.rotation)) * this.size,
    y_1: this.start.y + Math.sin(degToRad(this.rotation)) * this.size,
    x_2: this.start.x + Math.cos(degToRad(this.rotation + 360 / 3)) * this.size,
    y_2: this.start.y + Math.sin(degToRad(this.rotation + 360 / 3)) * this.size,
    x_3:
      this.start.x +
      Math.cos(degToRad(this.rotation + 360 / 3 * 2)) * this.size,
    y_3:
      this.start.y + Math.sin(degToRad(this.rotation + 360 / 3 * 2)) * this.size
  };

  // 初始化形状，生成子形状
  this.init();
}

// Shape的初始化方法
Shape.prototype.init = function() {
  if (this.generation < maxGeneration) {
    var gen = this.generation + 1,
      newSize = this.size * sizeVariation,
      newRotation = this.rotation;

    // 递归创建子形状
    shapes.push(
      new Shape(gen, this.end.x_1, this.end.y_1, newSize, newRotation)
    );
    shapes.push(
      new Shape(gen, this.end.x_2, this.end.y_2, newSize, newRotation)
    );
    shapes.push(
      new Shape(gen, this.end.x_3, this.end.y_3, newSize, newRotation)
    );
  }
  // 绘制当前形状
  this.draw();
};

// 绘制形状的方法
Shape.prototype.draw = function() {
  ctx.beginPath();
  ctx.moveTo(this.start.x, this.start.y);
  // 绘制三条线段
  ctx.lineTo(this.end.x_1, this.end.y_1);
  ctx.moveTo(this.start.x, this.start.y);
  ctx.lineTo(this.end.x_2, this.end.y_2);
  ctx.moveTo(this.start.x, this.start.y);
  ctx.lineTo(this.end.x_3, this.end.y_3);
  // 设置线条颜色，透明度随迭代次数增加而降低
  ctx.strokeStyle =
    "rgba(" + c1 + "," + c2 + "," + c3 + "," + 1 / this.generation / 5 + ")";
  ctx.stroke();
  // 填充颜色（此处被注释掉）
  //ctx.fill();
};

// 动画函数，用于更新和绘制分形
function animate() {
  // 清除画布（此处被注释掉，因为我们使用其他方法实现透明效果）
  //ctx.clearRect(0, 0, canvasWidth, canvasHeight);
  // 设置合成操作为源覆盖，以实现透明效果
  ctx.globalCompositeOperation = "source-over";
  // 用半透明的黑色填充背景，创建透明效果
  ctx.fillStyle = "rgba(0,0,0,.1)";
  ctx.fillRect(0, 0, canvasWidth, canvasHeight);
  // 恢复合成操作为lighter，用于绘制新形状
  ctx.globalCompositeOperation = "lighter";
  // 清空形状数组
  shapes = [];
  // 创建一个新的分形形状
  shapes.push(
    new Shape(0, canvasWidth / 2, canvasHeight / 2, baseSize, baseRotation)
  );

  // 改变颜色
  changeColor();
  // 增加迭代次数
  iteration++;
  // 调整基础尺寸
  if (baseSize < maxBaseSize) baseSize += baseSizeSpeed;
  // 更新基础旋转角度
  baseRotation += rotationSpeed;
  // 调整尺寸变化
  sizeVariation = easeInOutSine(
    iteration,
    1 - sizeVariationRange * animationDirection,
    sizeVariationRange * 2 * animationDirection,
    totalIterations
  );
  // 如果迭代次数达到总帧数，则重置迭代次数并反转动画方向
  if (iteration >= totalIterations) {
    iteration = 0;
    animationDirection *= -1;
  }
  // 请求下一帧动画
  requestAnimationFrame(animate);
}

// 度转弧度函数
function degToRad(deg) {
  return Math.PI / 180 * deg;
}

// 缓动函数，用于在动画中平滑变化尺寸
function easeInOutSine(
  currentIteration,
  startValue,
  changeInValue,
  totalIterations
) {
  return (
    changeInValue /
      2 *
      (1 - Math.cos(Math.PI * currentIteration / totalIterations)) +
    startValue
  );
}

// 改变颜色的函数
function changeColor() {
  if (c1 == 0 || c1 == 255) c1S *= -1;
  if (c2 == 0 || c2 == 255) c2S *= -1;
  if (c3 == 0 || c3 == 255) c3S *= -1;
  c1 += 1 * c1S;
  c2 += 1 * c2S;
  c3 += 1 * c3S;
}

// 初始化canvas的合成操作和线条颜色
ctx.globalCompositeOperation = "lighter";
animate();

// 监听窗口大小变化事件，调整canvas尺寸
window.addEventListener("resize", function() {
  canvasWidth = document.documentElement.clientWidth;
  canvasHeight = document.documentElement.clientHeight;
  // 重新设置canvas元素的尺寸
  canvas.setAttribute("width", canvasWidth);
  canvas.setAttribute("height", canvasHeight);
  // 设置线条颜色
  ctx.strokeStyle = "rgba(66,134,240,.3)";
  // 保持合成操作为lighter
  ctx.globalCompositeOperation = "lighter";
});
</script>

</body>
</html>

效果图

总结

这段HTML代码实现了一个动态的分形艺术动画，它在网页上展示了一个基于数学分形原理的视觉图案。页面背景设置为黑色，以突出显示绘制在<canvas>元素上的分形图形。这些图形通过递归的方式生成，每个基本形状会根据预设的参数产生更小的副本，从而形成复杂的分形结构。

动画的核心是通过JavaScript编写的，其中定义了一个Shape类，负责创建和绘制单个分形形状。每个Shape对象包含生成的代数、大小、旋转角度和端点坐标。在初始化过程中，如果当前形状的代数小于最大代数限制，它将生成三个新的子形状，这些子形状的大小会根据一个变化范围进行调整，从而产生分形的递归效果。

动画的绘制是通过animate函数实现的，该函数会在每一帧更新所有形状的位置和大小，并根据需要递归生成新的形状。动画使用了requestAnimationFrame来平滑地进行，确保了流畅的视觉效果。为了增加视觉效果，动画中的形状颜色会随时间变化，从蓝色过渡到紫色，并在每次迭代中调整透明度，以产生深度感。

此外，代码还考虑了不同设备的屏幕尺寸，通过监听窗口大小变化事件来动态调整<canvas>元素的尺寸，确保动画在不同设备上都能正确显示。为了提高性能，动画在绘制新形状时不会清除整个画布，而是使用"lighter"合成操作模式，让新绘制的形状与画布上已有的内容叠加，从而减少了不必要的重绘操作。

简单来说就是通过结合HTML5的<canvas>元素和JavaScript编程，创造了一个视觉上吸引人、响应式且性能优化的分形动画作品。